Brevet FR2136979A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne la fabrication des revêtements internes ou liners pour propulseurs à propergols solides par enduction directe de la paroi interne du propulseur à l'aide d'une pâte d'élastomère convenablement catalysée et accélérée, cette enduction étant suivie de la polymérisation du revêtement interne ainsi appliqué. L'enduction se fait par extrusion d'un ruban de pâte d'élastomère et dépôt de ce ruban en spires serres les unes aux autres sur la paroi interne du propulseur, ce dernier étant Jntenu en rotation autour de son axe pendant 1 'enduction. La pâte d'élastomère utilisée dans le cadre de cette fabrication doit répondre a un certain nombre de critères essentiels - elle doit avoir une viscosité adéquate pour permettre son extrusion sans toutefois que le ruban déposé se déforme avant que la polymérisation n'intervienne - elle doit également durcir sans retrait important, avec une durée d'utilisation pas trop courte - elle doit en outre avoir une bonne tenue à lterosion thermique - elle doit de plus assurer un collage satisfaisant avec le propergol, sans aucun traitement supplémentaire de surface. Jusqu'à présent, on ne dispose d'aucune pâte d'élastomère réunissant toutes ces qualités requises. L'invention a donc plus particulièrement pour objet une nouvelle composition de pâte d'élastomère ou mastic utilisable dans le cadre de cette fabrication et répondant à tous les critères exposés ci-dessus. Cette composition comporte essentiellement a) un liant à base d'élastomère de polychloroprène ou de polybutadiène carboxytéléchélique, convenablement catalysé et accéléré ; b) une charge réfractaire susceptible de résister à l'érosion des gaz de combustion de propergols solides, c'est-à-dire a des températures de 2800 à 34000C, à raison de 10 à 25 % en poids du liant ; c) une charge réactive susceptible de se décomposer à chaud en absorbant en partie les calories fournies par lesdits gaz de combustion, à raison de 30 à 80 % en poids du liant ; et d) éventuellement un agent thixotrope de 0,5 à 2%. Comme charge réfractaire, on peut citer notamment la silice naturelle ou synthétique, les kaolins, les oxydes réfractaires, l'amiante, le carbone, le talc. Comme charge réactive, on peut utiliser notamment les oxalates et les carbonates métalliques, notamment l'oxalate de calcium. Comme agent thixotrope, on peut employer notamment de l'huile de ricin hydrogénée. On illustre l'invention par des exemples non limitatifs qui suivent. EXEMPLE 1 Réalisation du revêtement interne d'un petit propulseur Le propulseur métallique à revêtir a un diamètre de 203 mm et une Longueur de 300 mm ; il est constitué de manière connue en soi d'une virole munie d'un filetage exterieur à chacune de ses extrémités, pour recevoir le fond avant et le fond arrière. L'appareil d'enduction utilisé est un appareil classique constitué d'un banc de roulement qui permet de mettre la virole en rotation, et d'une seringue solidaire d'un vérin pneumatique et munie d'une buse à son extrémité. Dans le corps de cette seringue se trouve un piston fixe. Le vérin en se déplaçant entraîne la seringue chargée de produit d'enduction et, grâce au piston, le produit d'enduction est extrudé par la buse. A titre indicatif, pour l'enduction de la virole de diamètre 203 mm, on a adopté les paramètres suivants - vitesse de rotation de la virole = 2,5 tr/mn - avance de la seringue en cours d'enduction = 1 cm/mn Le produit d'enduction est un mastic d'élastomère de polychloroprène thixotrope sans retrait ayant la composition suivante Mastic au néoprène Parties en poids Néoprène FM(Du Pont) 100 Ionol (anti-oxydant) 2 Oxyde de zinc (catalyseur métallique) 4 Oxyde de magnésium (catalyseur métallique) 4 Peroxyde de plomb (catalyseur métallique) 7,5 DOZ (Plastifiant) 4,3 Oxalate de calcium (charge réactive) 30 Aérosil 2491/380 (Degussa) (charge réfractaire)* 10 Ethylène-diamine (catalyseur aminé) 7 Le temps d'utilisation de ce mastic est de 4 heures à 200C. I1 est extrudé en ruban par la buse et déposé en spires serrées, jointives,sur la paroi interne de la virole, sur une épaisseur de 1,5 mm environ. t La silice (Aérosil) incorporée dans la composition a en soi un effet thixotrope-. Il n'est pas utile d'incorporer un autre agent thixotrope dans cette composition. Après enduction, on maintient le propulseur en rotation à la températùre ambiante, jusqu'à ce que le caoutchouc soit suffisamment polymérisé, afin d'éviter toute déformation du revêtement ainsi appliqué. Les fonds du propulseur sont nus ou revêtus éventuellement d'une protection thermique dans la partie arrière. Le propulseur ainsi garni de son revêtement interne est dégraissé au trichloréthylène puis séché sous vide à 200 C. I1 a ensuite été chargé en propergol à base de polybutadiène carboxylique (température de combustion 370OC K). La cuisson du bloc de propergol a été faite à 4O0C pendant 14 jours. Le poids du bloc est de 11,5 kg. Le propulseur a été tiré à une pression de 50 bars (durée 6,3 s), à 20"C avec une tuyère de diamètre au col de 27,9 mm. La courbe de tir est normale. Après le tir, on constate que le revêtement est resté en bon état. Le collage du propergol à base de polybutadiène carboxylique sur le revêtement interne ainsi obtenu selon l'invention est excellent comme le montrent les essais de décollement Indice de "peeling" 41 mJ/cm2 EXEMPLE 2 Réalisation du revêtement interne d'un gros propulseur Le propulseur à revêtir a un diamètre de 401 me et une longueur de Le produit d'enduction est un mastic d'élastomère de polybutadiène carboxylique thixotrope sans retrait ayant la composition suivante Mastic au polybutadiène carboxylique Parties en poids PBU 4O00(polybutadiène carboxylique de poids moléculaire 4000) 100 Epon (réticulant époxyde) 1,1 Ionol (anti-oxydant) 1 Rh 3100 (siloxane amine) 0,3 Acétylacétonate de fer (catalyseur métallique) 0,08 Dabco (catalyseur aminé) 0,15 Oxalate de calcium 80 Aérosil 2491/380 15 Huile de ricin hydrogénée (à 50 % dans le White Spirit) comme agent thixotrope 1 Le temps d'utilisation ce mastic est de plusieurs jours à 2O0C. Seule la virole du propulseur préalablement dégraissée et sablée a été enduite avec ce mastic sur une épaisseur de 6 mm environ. Ce mastic a été extrudé en ruban et déposé en spires jointives sur la paroi interne de la virole maintenue en rotation lente (0,5 tr/mn). Après enduction, on a fait tourner la virole à une vitesse plus grande jusqu'à polymérisation suffisante du caoutchouc (12 heures). Les fonds arrière et avant du propulseur, préalablement enduits de polyuréthane chargé d'oxalate de calcium, ont été montés après coup. Le propulseur a été chargé en propergol butalane (polybutadiène carboxylique) comme à l'exemple 1. Le bloc a été tiré sans que la courbe de pression psesente d'anomalie. i L'examen après le tir montre que le revêtement interne s'est très bien comporré ; la protection a été excellente et on n'observe aucun décollement Indice de "peeling" 38 mJ/cm2 REVENDICATIONS 1. Nouvelle composition de pâte d'élastomère, , sans retrait, ayant une bonne tenue à l'érosion thermique, pour la fabrication des revêtements internes pour propulseurs à propergols solides, par le procédé d'enduction directe de la paroi interne du propulseur par extrusion d'un ruban de pâte d'élastomère et dépôt de ce ruban en spires serrées jointives sur la paroi interne du propulseur maintenu en rotation autour de son axe pendant l'enduction, cette enduction étant suivie de la polymérisation du revêtement ainsi appliqué, caractérisée en ce que une telle composition comporte a) un liant à base d'élastomère de polychloroprène ou de polybutadiène carboxy téléchélique, convenablement catalysé et accéléré; b) une charge réfractaire susceptible de résister à l'érosion des gaz de combustion de propergols solides, c'est-à-dire à des températures de 2800 à 34b0C, à raison de 10 à 25 % en poids du liant; c) une charge réactive susceptible de se décomposer à chaud en absorbant en partie les calories fournies par lesdits gaz de combustion, à raison de 30 à 80 Z en poids du liant; et d) éventuellement un agent thixotrope à raison de 0,5 à 2%, 2. Nouvelle composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge réfractaire est choisie dans le groupe comprenant : la silice naturelle ou synthétique, les kaolins, les oxydes réfractaires, l'amiante, le carbone, le talc. 3. Nouvelle composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge réactive est un oxalate ou un carbonate. métallique, notamment 1'oxalate de calcium. 4. Nouvelle composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que'l'agent thixotrope est de l'huile de ricin hydrogénée. 5. Nouvelle composition selon la revendication 1, répondant à la formule suivante Mastic au néoprène Parties en poids Néoprène FM (Du Pont) 100 Ionol (anti-oxydant) 2 Oxyde de zinc (catalyseur métallique) 4 Oxyde de magnésium (catalyseur métallique) 4 Peroxyde de plomb (catalyseur métallique) 7,5 DOZ (plastifiant) 4,3 Oxalate de calcium (charge réactive) 30 Aérosil 2491/380 (Degussa) (charge réfractaire) 10 Ethylène-diamine (catalyseur aminé) 7 6. Nouvelle composition selon la revendication 1 répondant à la formule suivante Mastic au polybutadiène carboxylique Parties en poids PBU 4000(polybutadiène carboxylique de poids moléculaire 4000) 100 Epon (réticulant époxyde) 1,1 Ionol (anti-oxydant) 1 Rh 3100 0,3 Acétylacétonate de fer (catalyseur métallique) 0,08 Dabco (catalyseur aminé) 0,15 Oxalate de calcium 80 Aérosil 2491/380 15 Huile de ricin hydrogénée (à 50 % dans le White Spirit) comme agent thixotrope 1