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Perfectionnements aux poudres balistiques.
L'invention est relative à des perfectionnements aux poudres balistiques à base de nitrocellulose.
L'invention a pour but de réaliser une poudre ba- listique à base de nitrocellulose possédant entre autres caractéristiques celle d'être beaucoup moins hygroscopi- que que les poudres à base de nitrocellulose actuelles.
L'hygroscopicité d'une poudre balistique à base de ni- trocellulose est dans une grande mesure fonction de la quantité et de la teneur en azote de la nitrocellulose employée. Par exemple, une nitrocellulose à 12,60% d'a- zote, utilisée dans la poudre à canon du Gouvernement Américain dite Pyro cannon powder" contient environ
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2 % d'humidité lorsqu'elle est en équilibre dans un mi- lieu à 70 % d'humidité relative à 30 C.
Le passage de la nitrocellulose à l'état colloïdal avec l'éther et l'alcool n'a que peu d'effet sur l'hygroscopicité de la nitrocellulose dans les poudres à grains de petit cali- bre, et la réduction d'hygroscopicité dans les poudres à grains de plus fort calibre n'est que faible, car la quantité de solvant résiduel, éther et alcool, restant dans la poudre est augmentée.
Il est bien connu que les poudres à base de nitro- cellulose sont notablement plus hygroscopiques que les poudres à base de nitroglycérine. Ceci s'explique par- faitement par le fait que les poudres de nitrocellulose sont constituées presque entièrement par de-la nitrocel- lulose avec environ 1 % de diphénylamine, avec en outre un petit pourcentage de solvant résiduel, éther et alcool, restant dans la poudre. D'autre part, dans les poudres de nitroglycérine, une quantité notable de la nitrocellulose hygroscopique est remplacée par de la nitroglycérine non hygroscopique et autres ingrédients non-hygroscopiques, tels que de la vaseline. Par exemple, la cordite ne con- tient que 65 % de nitrocellulose avec 30 % de nitroglycé- rine et 5 % de vaseline.
De plus, la nitroglycérine rem- plaçant une certaine quantité de nitrocellulose hygroscopi- que tend à réduire l'hygroscopicité normale de la nitro- cellulose présente par son action sur la nitrocellulose, qu'elle tend à faire passer à l'état colloïdal et qu'elle imperméabilise.
Tandis que les poudres de nitrocellulose sont no- tablement moins hygroscopiques que les poudres de nitro- glycérine ¯elles sont beaucoup moins corrosives en raison
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de leur température de combustion plus faible. L'une des caretéristiques de l'invention consiste à conserver cet- te caractéristique. On évite donc l'emploi d'ingrédients à potentiel élevé., tels que la nitroglycérine, les nitro- polyglycérines, le nitroglycol et autres dérivés de la nitroglycérine.
Bien qu'il y ait eu de nombreuses controverses pendant ces vingt dernières années au sujet des avantages relatifs des poudres à canon à base de nitrocellulose et des poudres à canon à base de nitroglycérine en ce qui concerne la stabilité chimique, il n'en reste pas moins le fait que peu de chose a été faite pour perfectionner la stabilité des poudres de l'un ou l'autre type. Une au- tre caractéristique de l'invention consiste à produire une poudre de nitrocellulose qui, en raison de sa compo- sitionparticulière, possède une stabilité inhérente beau- coup plus grande que les poudres actuelles de l'un ou l'au- tre type.
Les poudres de nitrocellulose du type usuel, en faisant abstraction de la présence de diphénylamine comme stabiliseur, sont très peu sensibles au traitement de trempage à l'eau, fréquemment appliqué et en cas de besoin, elles doivent être utilisées afin d'activer la fabrica- tion, grâce à une élimination plus rapide des solvants volatils que celle obtenue par séchage à l'air. Il en résulte une tendance de la poudre séchée à l'eau à une stabilité moindre que la même poudre séchée à l'air.
La réduction de stabilité parait due en partie au fait que, si une solution colloidale de la nitrocellulose dans un mélange éther-alcool est mise dans l'eau, il se produit une précipitation partielle de la nitrocellulose soluble,
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laissant cette dernière dans un état où elle est plus susceptible de décomposition qu'à l'état colloïdal. Une autre caractéristique de l'invention consiste à produire une poudre qui, non seulement soit moins sensible au trai- tement de trempage par l'eau que les poudres actuelles, mais qui,après trempage par 1-'eau, possède une stabilité chimique plus grande que les poudres de nitrocellulose du type actuel, même séchées à l'air.
La poudre balistique perfectionnée suivant la présente invention, qui est susceptible d'être séchée à l'eau, comprend de la nitrocellulose en combinaison avec un polynitrotoluol et un ester d'un acide organique, chacun d'eaux ayant à l'état liquide une action solvants notable sur la nitrocellulose, et chacun étant pratiquement non volatil, non-hygroscopique et insoluble dans l'eâu.
Le polynitrotoluol et l'ester employée sont dé préférence d'un type tel qu'un mélange des deux soit liquide à. une température inférieure à 80 C et soit(capable, dans cet état liquide, de faire passer la nitrocellulose à l'état colloïdal. A titre de polynitoluol convenable, on peut employer le dinitrotoluol et, comme ester à point dbul- lition élevé, on peut employer un phtalate dialkylique ou du tartrate de butyle ou du palmitate d'éthyle ou de l'acétyle-laurine. Le phtalate de dibutyle et le phta- late de diéthyle sont des exemples de phtalates dialky- liques appropriés. Un stabiliseur, comme la diphénylamine, peut être ajouté, et il est bon d'employer une nitrocel- lulose dont la teneur en azote soit supérieure à 12,90 %.
Une nitrocellulose ayant une teneur relativement forte en azote doit être préférée, afin d'obtenir l'avan- tage de l'hygroscopicité plus faible des nitrocelluloses
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ayant cette teneur en azote. Néanmoins, une nitrocellulose ayant une teneur en azote de 13,15 % possède une hygrosco- picité d'environ 1,5 % lorsqu'elle est en équilibre avec une humidité relative de 70 % à 30 C. Une partie de la nitrocelluloce est remplacée, suivant l'invention, par un polynitrotoluol, sensiblement non-hygroscopique et inso- luble dans l'eau, telque du dinitrotoluol, possédant un potentiel moindre que la nitrocellulose. L'ester a pour fonction de réduire encore davantage l'hygroscopicité de la poudre, de réduire sa température de combustion, et d'améliorer sa stabilité chimique.
Les esters à point d'ébulition élevé sus-mention- nés, possèdent la propriété intéressante de constituer d'excellents solvants pour la nitrocellulose, d'être liqui- des à la température ordinaire, d'avoir une volatilité relativement basse, en particulier en mélange colloidal avec la nitrocellulose, en plus de ses. qualités d'inso- lubilité à peu près complète dans l'eau et d'hygroscopi- cité à peu près nulle. Ces composés sont également carac- térisés en ce qu'ils constituent des matières "limitatri- ces" d'une nature non-explosive, contenant un pourcentage relativement faible en oxygène et un pourcentage relati- vement élevé en carbone et en hydrogène.
Comme exemple de polynitrotoluol répondant au but qu'on s'est proposé, on a mentionné le dinitrotoluol.
Bien que le 1 : 2 : 4 dinitrotoluol soit un corps solide et de ce fait n'ait pas d'action colloidante sur la ni- trocellulose, la composition de poudre contenant du dini- trotoluol est soumise pendant une certaine phase de sa fabrication à une température suffisante, en présence de l'ester à point d'ébullition élevé (tel que le phtalate de
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dibutyle) pour provoquer la fusion du mélange. Comme le
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àinitrotoluèneetlephtalate de dibutyle, soit seul, soit en mélange, sont tous deux d'excellents solvants pour la nitrocellulose lorsqu'ils sont à l'état liquide, on obtient une solution colloidale parfaite de la nitrocel- lulose dans le mélange, se traduisant par une réduction notable de l'hygroscopicité de la nitrocellulose.
Cet- te réduction est supérieure à celle qui résulte simple- ment de la substitution à une partie de la nitrocellulo- se d'une quantité égale des ingrédients ci-dessus, et elle est due à un affaiblissement des propriétés hygrosco- piques de la nitrocellulose par l'action colloldante du mélange de solvants non volatils.
Comme preuve de ce qui précède, on a donné ci- dessous les résultats d'essais hygroscopiques effectués en exposant des poudres ayant les compositions indiquées à une humidité relative au 70 % et à la température de 30 C., jusqu'à ce qu'on ait atteint l'équilibre.
EMI6.2
<tb>
Composition <SEP> (Stabiliseur <SEP> exclus) <SEP> Humidité <SEP> % <SEP> en
<tb>
EMI6.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ équilibre avec
EMI6.4
<tb> une <SEP> humidité <SEP> reNitrocellulose <SEP> Dinitro- <SEP> Phtalate <SEP> lative <SEP> de <SEP> 70 <SEP> %
<tb> à <SEP> 13,15 <SEP> % <SEP> de <SEP> N. <SEP> toluène. <SEP> de <SEP> à <SEP> 30 <SEP> C.
<tb> dibutyle.
<tb>
<tb>
<tb>
100 <SEP> % <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> 1,25 <SEP> %
<tb> 90% <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 0,75 <SEP> % <SEP>
<tb> 85 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 0,68 <SEP> % <SEP>
<tb> 80 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 0,60 <SEP> %
<tb> Poudre <SEP> pour <SEP> canon <SEP> de <SEP> 75 <SEP> m/m.
<tb> fabriquée <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> nitrocellulose <SEP> à <SEP> 12,60%
<tb> d'azote. <SEP> Néant. <SEP> Néant. <SEP> 1,80 <SEP> %
<tb>
La teneur en azote et la quantité de nitrocellu- lose, les quantités de dinitrotoluol, de phtalate de dibutyle et de diphénylamine peuvent être modifiées.
Par exemple, on a trouvé qu'une poudre de la composition sui=
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vante:
85 parties de nitrocellulose à 13,15 % d'azote,
10 " " dinitrotoluol,
5 " " phtalate de dibutyle,
1 a " diphénylamine, possède l'hygroscopicité suivante, comparée à la poudre à canon utilisée par le Gouvernement des Etats-Unis et à la cordite employée par le Gouvernement Anglais.
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<tb>
Hunidité <SEP> Poudre <SEP> pour <SEP> Poudre <SEP> perfection- <SEP> Cordite.
<tb> relative <SEP> canons <SEP> de <SEP> née <SEP> de <SEP> la <SEP> composi-
<tb> à <SEP> 30 <SEP> C. <SEP> campa <SEP> ne <SEP> de <SEP> tion <SEP> précédente
<tb> 75 <SEP> m/m. <SEP> pour,canons <SEP> de <SEP> campagne <SEP> de <SEP> 75 <SEP> m/m.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Humidité <SEP> Humidité <SEP> Humidité
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> % <SEP> 0,87 <SEP> % <SEP> 0,30 <SEP> % <SEP> 0,26 <SEP> % <SEP>
<tb> 90 <SEP> % <SEP> 2,35 <SEP> % <SEP> 1,06 <SEP> % <SEP> 0,71 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Différence <SEP> en
<tb> Humidité <SEP> % <SEP> entre <SEP> 20 <SEP> et <SEP> 90 <SEP> %
<tb> d'humidité <SEP> relative. <SEP> 1,48 <SEP> % <SEP> 0,67 <SEP> % <SEP> 0,45 <SEP> % <SEP>
<tb>
On notera que la différence en humidité entre deux conditions hygroscopiques différentes est, pour la poudre perfectionnée, inférieure à la moitié de la variation en humidité de la poudre à canon dite "Pyro cannon powder" dans les mêmes conditions.
On a trouvé par des essais ba- listiques que la poudre perfectionnée présente une varia- tion de vitesse et de pression moindre que la moitié de la variation correspondante dans la "Pyro cannon powder" exposée aux mêmes conditions d'humidité relative, jusqu'à ce que l'équilibre soit atteinte Cette variation dans le
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cas de la poudre pour le canon français de campagne de 75 m/m, modèle 1897, produit une variation de vitesse d'environ 2 mètres/seconde et une variation de pression d'environ 31,5 Kgs. par cm2 pour chaque variation de 0,10% en humidité.
L'amélioration obtenue au point de vue de la stabili- té chimique de la poudre perfectionnée comparée à l'ancien type de poudre "Pyro cannon powder" est également très mar- quée.
Lorsqu'on utilise au moins 5 parties de phtalate de dibutyle, comme dans la composition sus-mentionnée, on n'observe aucune lueur à la bouche du canon, dans la plu- part des petits canons. Par exemple, l'effet anti-lueur est obtenu avec une poudre contenant 85 parties de nitro- cellulose à 13,15 % d'azote, 10 parties de dinitrotoluol, 5 parties de phtalate de dibutyle et une partie de diphé- nylamine, lorsqu'on l'emploie dans un canon français de campagne de 75 m/m, modèle 1897, avec un projectile de 6,120 kilogs, à la vitesse initiale usuelle de 595 m/sec.
Pour ce canon et ce projectile particuliers, la quantité en phatlate de dibutyle peut être réduite à 4 parties, la quantité de nitrocellulose étant augmentée Jusqu'à 86 parties, tout en obtenant l'effet anti-lueur. Cependant, il est préférable d'employer cinq parties de phtalate de dibutyle lorsqu'on désire avoir un effet anti-lueur, afin d'assurer une marge de sécurité plus grande à cet effet.
Lorsque l'effet anti-lueur n'est pas désiré, en raison de l'inconvénient de la fumée, la quantitéde phtalate de dibutyle peut être réduite de 5 à 2 parties, et la quanti- té de nitrocellulose augmentée de 85 à 88 parties, mais ceci n'est nécessaire que dans les petits canons. Dans
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les canons plus gros, comme de 155, une composition conte- nant 85 parties de nitrocellulose, 10 parties de dinitro- toluène, 5 parties de phtalate de dibutyle et 1 partie de diphénylamine possède un effet anti-lueur.
Dans certains canons, l'effet anti-lueur peut être obtenu en augmentant la quantité de phatlate de dibutyle., comme indiqué par les compositions suivantes:
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<tb> 85 <SEP> part. <SEP> de <SEP> ni- <SEP> 10 <SEP> part. <SEP> de <SEP> di- <SEP> 7 <SEP> part. <SEP> de <SEP> phta- <SEP> 1 <SEP> part.
<tb> trocellulose. <SEP> nitrotoluol. <SEP> late <SEP> de <SEP> dibu- <SEP> de <SEP> diphétyle. <SEP> nylamine.
<tb>
<tb>
82 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 10 <SEP> " <SEP> " <SEP> n <SEP> 8 <SEP> " <SEP> n <SEP> n <SEP> 1 <SEP> n <SEP> n
<tb>
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80 rr fi n lp fi il !t 10 " fi fi z fi tt
Toutefois, l'emploi d'une quantité exagérée de phtalate de dibutyle donne naissance à une quantit'é exces- sive de fumée noire, due au potentiel trop faible et à la combustion incomplète de la poudre.
La fabrication de cette poudre ne nécessite aucune habileté spéciale. La nitrocellulose est déshydratée avec de l'alcool éthylique dénaturé d'un degré approprié, et est ensuite amenée à l'état colloïdal dans un mélangeur convenable par addition d'éther. On ajoute à l'éther, ou directement dans le mélangeur, le dinitrotoluol et le phta- late de dibutyle. En raison de l'action solvante de ces deux derniers ingrédients,, les quantités d'alcool et d'é- ther nécessaires sont moindres que celles généralement em- ployées pour les poudres de nitrocellulose ne contenant pas ces ingrédients. La diphénylamine est généralement ajoutée comme stabiliseur et est généralement dissoute dans l'éther. La solution colloidale peut être comprimée, en grains tubulaires avec une ou plusieurs perforations ou sous toute autre forme.
Les grains de poudre sont soumis un traitement de récupération complète du solvant avant
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le séchage final, qui peut avoir lieu dans l'air ou dans l'eau chaude, à une température n'excédant pas 60 C., bien qu'une température supérieure puisse être employée sans diminuer la stabilité chimique de la poudre.
REVENDICATIONS.
1. Une poudre balistique susceptible d'être sé- chée à l'eau,caractérisée en ce qu'elle contient de la nitrocellulose en combinaison avec un polynitrotoluol et est ester d'un acide organique, chacun d'eux ayant à l'état liquide une action solvante notable sur la nitro- cellulose, et chacun d'eux étant sensiblement non-volatil, non-hygroscopique et insoluble dans l'eau.
2. Une poudre balistique suivant 1, caractérisée en ce que le polynitrotoluol et l'ester sont d'une nature telle qu'un mélange des deux soit liquide à une tempéra- ture inférieure à 80 C. et soit capable, dans cet état liquide, de faire passer la nitrocellulose à l'état col- loïdal.
3. Une poudre balistique suivant 1 ou 2, carac- térisée en ce que le polynitrotoluol employé est du dini- trotoluol.
4. Une poudre balistique suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ester est un ester à point d'ébullition élevé, comme un phtalate dialkylique ou du tartrate de dibutyle ou du palmitate d'éthyle ou de l'acétyle-laurine.
5. Une poudre balistique suivant 4, caracté- risée en ce que l'ester à point d'ébullition élevé est du phtalate de dibutyle ou de diétyle.
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